JP2023082644A5 - - Google Patents

Claims (28)

1. 第一基板、液晶層、及び、第二基板を備える液晶セルと、
   １／４波長フィルムと、を備え、
   前記液晶層は、前記第一基板と前記第二基板との間でツイスト配向する液晶分子を含有し、
   前記液晶セルは、前記第一基板及び前記第二基板の少なくとも一方に、前記液晶層への電圧印加用の電極を有し、
   前記電極は、前記第一基板側の前記液晶分子が第一の配向方向に配列する第一状態と、前記第一基板側の前記液晶分子が、平面視において前記第一の配向方向に対して直交する第二の配向方向に配列する第二状態と、を前記液晶層への電圧印加により切り替え可能に配置されており、
   前記第一状態と前記第二状態との切り替えは、前記液晶セルに入射する光の偏光状態を制御するものであり、前記液晶セルに円偏光が入射した場合、前記第一状態では、前記円偏光が第一の直線偏光に変換され、前記第二状態では、前記円偏光が、平面視において前記第一の直線偏光の偏光方向に対して直交する偏光方向を有する第二の直線偏光に変換され、
   前記液晶セルに直線偏光が入射した場合、前記第一状態では、前記直線偏光が第一の円偏光に変換され、前記第二状態では、前記直線偏光が、前記第一の円偏光の回転方向と逆方向に回転する第二の円偏光に変換されることを特徴とする光学素子。
2. 前記液晶セルは、更に、前記第一基板と前記液晶層との間に配置された、第一の弱アンカリングの水平配向膜と、前記液晶層と前記第二基板との間に配置された、第二の弱アンカリングの水平配向膜と、を有し、
   前記電極は、前記第一基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第一の櫛歯電極を有し、前記第二基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第二の櫛歯電極を有し、
   平面視において、前記第一の櫛歯電極の延伸方向は、前記第二の櫛歯電極の延伸方向に対して斜めに設けられることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
3. 前記液晶セルは、更に、前記第一基板と前記液晶層との間に配置された、弱アンカリングの水平配向膜と、前記液晶層と前記第二基板との間に配置された垂直配向膜と、を有し、
   前記電極は、前記第一基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第一の櫛歯電極、及び、絶縁層を介して前記第一の櫛歯電極に重畳し、かつ、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第二の櫛歯電極を有し、
   平面視において、前記第一の櫛歯電極の延伸方向は、前記第二の櫛歯電極の延伸方向に対して直交することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
4. 前記電極は、前記第一基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第一の櫛歯電極、及び、第一の絶縁層を介して前記第一の櫛歯電極に重畳し、かつ、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第二の櫛歯電極を有し、前記第二基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第三の櫛歯電極、及び、第二の絶縁層を介して前記第三の櫛歯電極に重畳し、かつ、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第四の櫛歯電極を有し、
   平面視において、
   前記第一の櫛歯電極の延伸方向は、前記第二の櫛歯電極の延伸方向に対して直交し、
   前記第三の櫛歯電極の延伸方向は、前記第四の櫛歯電極の延伸方向に対して直交し、
   前記第一の櫛歯電極の延伸方向は、前記第三の櫛歯電極の延伸方向に対して斜めに設けられることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
5. 前記液晶セルは、更に、前記第一基板と前記液晶層との間に配置された、２方向に配向安定方向を有する双安定配向膜を有し、
   前記電極は、前記第一基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第一の櫛歯電極を有し、前記第二基板において、櫛歯状の画素電極と共通電極とが互いの櫛歯が嵌合し合うように設けられた第二の櫛歯電極を有し、
   平面視において、前記第一の櫛歯電極の延伸方向は、前記第二の櫛歯電極の延伸方向に対して斜めに設けられることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
6. 前記液晶セルは、更に、前記第一基板と前記液晶層との間に配置された、第一の垂直配向膜と、前記液晶層と前記第二基板との間に配置された、第二の垂直配向膜と、を有し、
   前記電極は、前記第一基板において、面状の第一電極、及び、第一の絶縁層を介して前記第一電極に重畳し、かつ、スリット部が設けられた第二電極を有し、前記第二基板において、面状の第三電極、及び、第二の絶縁層を介して前記第三電極に重畳し、かつ、スリット部が設けられた第四電極を有し、
   平面視において、前記第二電極に設けられた前記スリット部の延伸方向は、前記第四電極に設けられた前記スリット部の延伸方向に対して斜めに配置されることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
7. 前記液晶層の屈折率異方性Δｎは、０．１２以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光学素子。
8. 前記１／４波長フィルムは、第一の１／４波長フィルムであり、
   更に、前記第一の１／４波長フィルムの前記液晶セルとは反対側に第二の１／４波長フィルムを備えることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の光学素子。
9. 前記第一の１／４波長フィルムは、逆波長分散特性を有することを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
10. 前記第一の１／４波長フィルムの、波長５５０ｎｍの面内位相差に対する波長４５０ｎｍの面内位相差は、０．７倍以上、１倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
11. 前記第一の１／４波長フィルムの、波長５５０ｎｍの面内位相差に対する波長６５０ｎｍの面内位相差は、１倍以上、１．３倍以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
12. 前記第一の１／４波長フィルムの波長５５０ｎｍの面内位相差は、３０ｎｍ以上、２３０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
13. 前記第二の１／４波長フィルムは、フラット波長分散特性を有することを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
14. 前記第二の１／４波長フィルムの波長５５０ｎｍの面内位相差は、１１０ｎｍ以上、１７５ｎｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
15. 請求項１～６のいずれかに記載の光学素子と、パンチャラトナムベリーレンズと、を備えることを特徴とする可変焦点素子。
16. 前記パンチャラトナムベリーレンズは、前記光学素子内に配置されることを特徴とする請求項１５に記載の可変焦点素子。
17. 請求項１５に記載の可変焦点素子を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
18. 前記液晶セルは、更に、前記第一基板と前記液晶層との間に配置された第一の垂直配向膜と、前記液晶層と前記第二基板との間に配置された第二の垂直配向膜と、を有し、
    前記液晶層は、負の誘電率異方性を有する液晶分子を含有し、
    前記第一の垂直配向膜及び前記第二の垂直配向膜の少なくとも一方は、電圧無印加状態における前記液晶分子のチルト方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
19. 前記電極は、前記第一基板及び前記第二基板の少なくとも一方において、面状の電極、及び、絶縁層を介して前記面状の電極に重畳し、かつ、スリット部が設けられた電極を有することを特徴とする請求項１８に記載の光学素子。
20. 前記スリット部が設けられた電極のピッチは、１μｍ以上、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光学素子。
21. 前記第一の垂直配向膜及び前記第二の垂直配向膜の少なくとも一方は、弱アンカリングの垂直配向膜であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光学素子。
22. 前記液晶層の波長５５０ｎｍにおける電圧印加状態でのリタデーションΔｎｄは、１８０ｎｍ以上、２８０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光学素子。
23. 前記液晶層の屈折率異方性Δｎは、０．１２以下であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光学素子。
24. 前記光学素子に入射する光は、円偏光であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の光学素子。
25. 請求項１８又は１９に記載の光学素子と、パンチャラトナムベリーレンズと、を備えることを特徴とする可変焦点素子。
26. 前記パンチャラトナムベリーレンズは、前記光学素子内に配置されることを特徴とする請求項２５に記載の可変焦点素子。
27. 請求項２５に記載の可変焦点素子を備えることを特徴とするヘッドマウントディスプレイ。
28. 前記液晶分子として二周波駆動液晶が用いられている、請求項１～６のいずれかに記載の光学素子。